EP0052672B1 - Procédé de récupération d'un tube intérieur de carottier, du type verrouillable et coulissable dans un train de tube extérieur, en forage montant, et dispositif de récupération prévue à cet effet - Google Patents

Procédé de récupération d'un tube intérieur de carottier, du type verrouillable et coulissable dans un train de tube extérieur, en forage montant, et dispositif de récupération prévue à cet effet Download PDF

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EP0052672B1
EP0052672B1 EP80201101A EP80201101A EP0052672B1 EP 0052672 B1 EP0052672 B1 EP 0052672B1 EP 80201101 A EP80201101 A EP 80201101A EP 80201101 A EP80201101 A EP 80201101A EP 0052672 B1 EP0052672 B1 EP 0052672B1
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EP
European Patent Office
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drilling
outer tube
tube
inner tube
recovery head
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EP80201101A
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Inventor
Honoré Joseph Lambot
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Diamant Boart NV SA
Original Assignee
Diamant Boart NV SA
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    • E21B23/042Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells operated by fluid means, e.g. actuated by explosion using a single piston or multiple mechanically interconnected pistons
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B25/00Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
    • E21B25/02Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors the core receiver being insertable into, or removable from, the borehole without withdrawing the drilling pipe

Definitions

  • the present invention relates to a method for recovering an inner tube of a double-tube corer used in the presence of a drilling liquid, as well as a recovery device provided for this purpose.
  • the method according to the invention as it is known from US-A-3340939 allows recovery by drilling up an inner tube of a core barrel device comprising said inner tube which can slide in an outer tube.
  • the inner tube is composed of a train of hollow rods fitted at one end with a carrot extractor sleeve and at the other end with a head.
  • the outer tube is formed by a train of hollow rods which drives in rotation a drill bit.
  • the head of the inner tube has a suspension stop and blocking means engaged, in the probing position, in an annular notch for blocking this outer tube, and at least one seal which can form a sealing piston in the outer tube.
  • the inner tube forming from top to bottom in the outer tube a passage for the circulation of the drilling liquid towards the drill bit.
  • the device according to the invention is specifically adapted to this new method of recovering an inner tube of the corer apparatus in rising drilling, while also being applicable to the recovery of this same inner tube of corer apparatus in approximately horizontal drilling and in downhole drilling.
  • Double tube devices are currently very widely used in drilling of all kinds, whether it is a downhole drilling for mining, petroleum or geothermal exploration, or a horizontal drilling or rising in drilling work in underground operation.
  • a known corer has two coaxial tubes, the inner tube of which is lockable in the outer tube and can be unlocked and brought to the surface through the outer tube by means of a cable, a fishing piece called “ overshot "and an auxiliary winch, while the outer tube carrying the drill bit remains in the drilled hole.
  • the inner tube of the core drilling device can only be recovered, in the case of a rising borehole, by fairly delicate operations.
  • it is first necessary to completely evacuate the column of liquid contained in the outer tube and detach the pump from the outer tube, in order to be able to introduce the recovery piece or overshot into the outer tube.
  • It is then necessary to reconnect the pump to the above-mentioned outer tube and bring the draft part by hydraulic thrust towards the inner tube of the core barrel device.
  • This fishing piece is automatically hooked to a head of the inner tube of the corer.
  • the external tube must be drained a second time and the pump disconnected, in order to be able to pull on the cable and unlock the internal tube of the corer.
  • the second drawback of known techniques is the presence of a cable in the majority of the devices currently used for recovering upstream drilling of the inner tube of the coring apparatus of the type under consideration.
  • the subject of the invention is a method of recovering an inner tube of a coring apparatus, in rising drilling, which avoids the drawbacks of the known techniques described above and which can be used in any geological condition. It relates to a method for recovering an inner tube from a double-barrel core barrel device, used in the presence of a drilling liquid, and the core barrel device comprising, in an outer tube formed by a train of hollow rods and provided with one end of a drill bit, said inner tube fitted at the end corresponding to the aforementioned end with a carrot extractor sleeve and, at its other end, with a recovery head and which is provided with means for blocking engaged in the drilling position, in an annular notch for blocking this outer tube, and at least one seal capable of forming a sealing piston in the outer tube, the inner tube forming a passage from top to bottom in the outer tube for the circulation of drilling liquid towards the drilling crown, essentially characterized in that, in rising drilling, the suction force created by the release of a column of drilling liquid at the end in
  • the recovery head used is suitably connected to the device for unlocking the inner tube of the core barrel device by means of a hooking means which can be slid between a higher position. leaving, during the drilling operation, a passage for the circulation of the drilling liquid towards the drill bit, and a lower position for recovering the inner tube forming a sealing piston in the outer tube.
  • a particularly advantageous property of the method according to the invention also lies in the possibility of using the recovery head itself for sending the inner tube by hydraulic pressure to the end of the outer tube carrying the drill bit.
  • the invention also relates also to a device implementing the method of recovering, in rising drilling, an inner tube of a double tube corer, known from US-A-3340939 and described below.
  • this device comprising in an inner tube formed by a train of hollow rods and provided at one end with a drilling crown, an inner tube equipped at the end corresponding to the said end of a carrot extractor sleeve and, at its other end, of a recovery head which is provided with locking means engaged in the drilling position in an annular notch for blocking this outer tube, of at least one hydraulic sealing means (6) between the recovery head and the outer tube.
  • this recovery device being essentially characterized in that it comprises means for hooking to an unlocking device of the inner tube of the core barrel device, said attachment means and said hydraulic sealing means collaborating with each other and possibly with means forming part of the outer tube to allow, during an upward drilling, the circulation of drilling liquid towards the drill bit and to ensure the hydraulic sealing of said recovery head with respect to the outer tube, when the injection of drilling liquid is interrupted.
  • the recovery head comprises a cylindrical body which can slide in the outer tube, a means for hooking this cylindrical body to the unlocking device, allowing the cylindrical body to slide between two extreme positions relative to the unlocking device, as well as at least one peripheral seal mounted on said cylindrical body allowing the recovery head to form a sealing piston in the bore of the outer tube, so that, during an upward borehole, the recovery head first occupies an upper position in which the aforementioned joint or joints of the recovery head is or are held opposite a peripheral recess of the outer tube, in order to allow the circulation of the liquid of drilling towards the drill bit, during the drilling operation and then moves to a second lower position in which said head e forms a piston in the outer tube when the injection of drilling fluid is interrupted.
  • the recovery head of the coring apparatus comprises a cylindrical body provided with at least one peripheral seal and a hooking means which can slide relative to the unlocking device and traversed by a communication bore between the ends of the cylindrical body situated on either side of the peripheral joint (s), another seal which can slide, capable of closing the part of the communication bore situated on the side opposite to the sliding attachment means, a base tube provided with one or more openings for communication between its internal cavity and the exterior, adapted to be fixed to the cylindrical body on the opposite side to the sliding attachment while maintaining said position another sliding joint, the base tube extending axially around an axial rod passing through the base and provided at its end situated inside the base tube, with a sealing part capable of closing off the bore and, at its end situated outside the base tube, of a sectional hook, a helical spring being housed around the axial rod and bearing against the base and against said part sealing.
  • Such a recovery head has the considerable advantage of being able to be used interchangeably with said other sliding joint for the recovery of the core drilling rig in rising drilling, without overshot or cable, and without said other sliding joint for recovery of the Coring machine in a conventional manner with a fishing piece and cable, in approximately horizontal drilling or in downhole drilling.
  • each of the peripheral seals is mounted on the cylindrical body upstream of the unlocking device and consists of a removable ring surrounding said cylindrical body, the base tube being tapped so as to be aimed at the cylindrical body while maintaining in place the ring against a peripheral stop of the cylindrical body, while the axial rod carrying the aforementioned sealing part is provided with a stop cooperating with the base so as to be able to tighten said other sliding seal against the communication bore when the base tube is aimed at the cylindrical body.
  • the sliding seal is tightened in the closed position of the bore when the base tube is screwed onto the cylindrical body.
  • Figures 1 to 3 illustrate a first embodiment of the device for recovering the inner tube of a core barrel device according to the invention.
  • the coring apparatus used in rising drilling consists essentially of an inner tube 2, slidable inside an outer tube 1 and provided with a recovery head 3 according to a first embodiment of the invention .
  • the assembly of the inner tube 2 of the corer and the recovery head 3 are locked ( Figures 1 and 2) in the outer tube 1, by means of a locking device 4, hooking in a circumferential groove 31 of the outer tube, by the lugs 32 of a lock 33, urged outwards by a spring 34.
  • This blocking device 4 is caused by a device 7, constituted by a tubular latch holder 35, integral with the inner tube, and an unlocking slide 36 which carries an unlocking pin 37 and which is slidable in the tubular lock holder 35.
  • the pin 37 thus releases the tabs 32 of the lock 33 from the locking groove 31.
  • the recovery head 3 is connected to this slide 36 by means of a hooking means 8, formed by a pin 40 fixed to the slide 36 and inserted into an elongated recess 41 in the end of the recovery head 3.
  • This recovery head 3, in the version shown in Figures 1 to 3, consists of a cylindrical body 10, composed of two cylindrical elements 42 and 43 screwed to each other by wedging a ring 25 provided with peripheral seals 6 capable of forming a seal with respect to the bore of the outer tube 1; the recovery head 3 can also be provided with a sectional hook 23, allowing for example the attachment of a recovery piece with cable, if necessary.
  • the device for recovering the inner tube of the corer apparatus according to the invention is used as follows.
  • the recovery head 3 is maintained in this upper position as a result of the hydraulic pressure exerted by the drilling liquid sent, under pressure, to the drilling ring.
  • peripheral seals 6 are thus held opposite a peripheral recess 5 in the bore of the outer tube 1, leaving a passage for the circulation of the drilling liquid.
  • the recovery head 3 moves by gravity to a lower position, shown in FIG. 2, so that the peripheral seals 6 come into sealing contact with the bore of the outer tube 1, and the rear of the elongated recess 41 bears on the pin 40 of the slide 36.
  • the unlocking pin 37 thus acts on the latch 33 so as to release the tabs 32 from the groove 31, and to release the inner tube 2; this inner tube 2 thus begins a descent into the outer tube 1 (see Figure 3), due to its own weight and the vacuum exerted by the column of drilling fluid.
  • the assembly descends at the same time as the liquid column.
  • the rate of descent of the liquid column is controlled by adjusting the flow rate of the relief valve. This setting allows the carrots to be brought back gently, avoiding shocks that could affect their quality.
  • Figures 4 and 5 illustrate a second embodiment of the device for recovering core samplers according to the invention, in rising drilling.
  • the operation of the device is entirely similar to that described above with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the recovery device which is implemented there is however different in that it is a device which can be used both for the recovery of the core barrel device without overshot or cable in rising drilling as for the recovery of the core barrel device in conventional manner in horizontal or downhole drilling.
  • This device consists of a cylindrical body 10 and a tube 16 with base 17, screwed onto the cylindrical body by a tapping 26, wedging a ring 25 provided with peripheral seals 6.
  • the cylindrical body 10 is connected to the unlocking slide 36 by a hooking means 8 and is crossed by a communication bore 11 between its two ends 12, 13.
  • this communication bore 11 between the two ends 12, 13 of the cylindrical body located on either side of the peripheral seals 6, is closed by means of a sliding seal 14.
  • This sliding seal 14 is held in place in the cavity 19 of the tube 16 with base 17 by an axial rod 20 which extends through this tube 16 with base 17, which bears at its end 22 against this sliding seal 14 and which bears on the other side against the base 17 by a stop 28 of this axial rod 20.
  • the device consequently has the same function as the device described above with reference to FIGS. 1 to 3, that is to say that during drilling the drilling liquid can circulate by a peripheral recess in the bore of the outer tube 1 (FIG. 4) and, when the hydraulic pressure is cut off on the drilling fluid, the device descends to the lower position in which the peripheral seals 6 come into sealing contact with the bore of the outer tube ( Figure 5).
  • Figures 6 and 7 illustrate the use of the device according to the invention for the recovery of an inner tube of the coring apparatus in a conventional manner with overshot 30 and cable 29, in downhole drilling.
  • the device according to the invention is used without the sliding closure joint 14 for the communication bore 11 in the cylindrical body 10.
  • the inner tube 2 of the core sampler is locked in the outer tube by the locking device 4.
  • the recovery head 3 drives the sliding hooking means 8 in the lower position relative to the unlocking device 7, due to the hydraulic pressure of the liquid drilling and by the self-weight of the recovery head.
  • the drilling liquid can therefore circulate towards the drill bit through the peripheral recess 5 in the bore of the outer tube.
  • an overshot 29 is lowered into the outer tube 1, using a cable 30.
  • an attachment clip 50 of the overshot grips on the sectional hook 23 of the recovery head.
  • the clamp 50 When the cable 30 is then pulled, the clamp 50 will drive the axial rod 20 against the spring 24. The rod 20 will then press against the base 17 of the base tube 16, by its stop 28, and will therefore cause the recovery head 3 upwards, in the sealing position of the peripheral seals 6 relative to the bore of the outer tube 1.
  • the column of drilling liquid situated above the recovery head 3 and its peripheral seals d seal 6 can flow through openings 18 in the tube 16 with base 27 and the bore 11 in the cylindrical body 10, during the ascent of the inner tube 1.

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Description

  • La présenté invention concerne un procédé de récupération d'un tube intérieur d'un appareil carottier à double tube utilisé en présence d'un liquide de forage, ainsi qu'un dispositif de récupération prévu à cet effet.
  • Le procédé selon l'invention comme il est connu du US-A-3340939 permet la récupération en forage montant d'un tube intérieur d'un appareil carottier comportant ledit tube intérieur pouvant coulisser dans un tube extérieur. Le tube intérieur est composé d'un train de tiges creuses équipé à une extrémité d'un manchon extracteur de carotte et à l'autre extrémité d'un tête. Le tube extérieur est formé par un train de tiges creuses qui entraîne en rotation, une couronne de forage. La tête du tube intérieur présente une butée de suspension et des moyens de blocage engagés, en position de sondage, dans une encoche annulaire de blocage de ce tube extérieur, et d'au moins un joint pouvant former piston d'étanchéité dans le tube extérieur, le tube intérieur formant de haut en bas dans le tube extérieur un passage pour la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage.
  • Le dispositif selon l'invention est spécifiquement adapté à ce nouveau procédé de récupération d'un tube intérieur de l'appareil carottier en forage montant, tout en étant également applicable à la récupération de ce même tube intérieur d'appareil carottier en forage approximativement horizontal et en forage descendant.
  • Des appareils à double tube sont actuellement très largement utilisés dans les forages de tous genres, qu'il s'agisse d'un forage descendant pour la prospection minière, pétrolière ou géothermique, ou d'un forage horizontal ou montant dans les travaux de sondage en exploitation souterraine.
  • Ces appareils carottiers sont amplement décrits dans la littérature technique, en particulier dans le brevet belge N°. 844.368 et le brevet américain N°. 3.340.939. Un appareil carottier connu comporte deux tubes coaxiaux, dont le tube intérieur est verrouillable dans le tube extérieur et peut être déverrouillé et ramené à la surface au travers du tube extérieur à l'aide d'un câble, d'une pièce de repêchage appelée "overshot" et d'un treuil auxiliaire, tandis que le tube extérieur portant la couronne de forage reste dans le trou foré.
  • Selon les techniques connues jusqu'à ce jour, le tube intérieur de l'appareil carottier ne peut être récupéré, dans le cas d'un forage montant, que par des opération assez délicates. Ainsi, il faut d'abord évacuer complètement la colonne de liquide contenue dans le tube extérieur et détacher la pompe du tube extérieur, afin de pouvoir introduire la pièce de repêchage ou overshot dans le tube extérieur. Il faut ensuite relier à nouveau la pompe au tube extérieur susdit et amener la pièce de repêchage par poussée hydraulique vers le tube intérieur de l'appareil carottier. Cette pièce de repêchage s'accroche automatiquement à une tête du tube intérieur de l'appareil carottier. Après cette opération, il faut vidanger une seconde fois le tube extérieur et déconnecter la pompe, pour pouvoir tirer sur le câble et déverrouiller le tube intérieur de l'appareil carottier.
  • Une fois déverrouillé, il n'est pas possible de contrôler la vitesse de descente du tube intérieur.
  • La présence d'un câble dans la majorité des dispositifs utilisés actuellement pour la récupération en forage montant du tube intérieur de l'appareil carottier du type considéré constitue un second inconvénient des techniques connues.
  • Le brevet américain N°. US-A-3 777 826 décrit un procédé selon lequel le carottage est effectué, aussi bien en forage descendant qu'en forage montant, en présence d'un liquide de forage injecté à l'aide d'une pompe vers la couronne de forage montée à l'extrémité libre du tube ou train de tiges extérieur, grâce à un canal et une vanne ménagés entre les trains de tiges intérieur (tube intérieur) et extérieur (tube extérieur). Ce liquide de forage est habituellement de l'eau. Lorsque le tube intérieur de l'appareil carottier est bourré, la vanne susdite fait monter la pression et l'appareil carottier est déverrouillé automatiquement. Il faut alors détacher la carotte en tirant le tube extérieur et ramener l'appareil carottier en inversant le sens de circulation du fluide. Ce procédé connu n'est en fait utilisable qu'en présence de roches saines. En roches friables, on ne parviendra pas, en effet, à débloquer automatiquement l'appareil carottier.
  • L'invention a pour objet une procédé de récupération d'un tube intérieur d'un appareil carottier, en forage montant, qui évite les inconvénients des techniques connues décrites ci-dessus et qui est utilisable dans n'importe quelle condition géologique. Elle concerne un procédé de récupération d'un tube intérieur d'un appareil carottier à double tube, utilisé en présence d'un liquide de forage et l'appareil carottier comprenant, dans un tube extérieur formé par un train de tiges creuses et pourvu à une extrémité d'une couronne de forage, ledit tube intérieur équipé à l'extrémité correspondant à l'extrémité susdite d'un manchon extracteur de carotte et, à son autre extrémité, d'une tête de récupération et qui est muni de moyens de blocage engagés en position de forage, dans une encoche annulaire de blocage de ce tube extérieur, et d'au moins un joint pouvant former piston d'étanchéité dans le tube extérieur, le tube intérieur formant de haut en bas dans le tube extérieur un passage pour la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage, essentiellement caractérisé en ce qu'on utilise, en forage montant, la force d'aspiration créée par la libération d'une colonne de liquide de forage à l'extrémité inférieure du tube extérieur pour déverrouiller les moyens de blocage du tube intérieur de l'appareil carottier par rapport au tube extérieur et pour récupérer par gravité le tube intérieur de l'appareil carottier, en même temps que l'on évacue le colonne de liquide et en ce qu'on prévoit pendant le forage, à hauteur de la tête de récupération, un passage pour la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage, tandis qu'en interrompant l'injection dudit liquide de forage on obture ce passage par déplacement, par gravité, de la tête de récupération dans une position où elle forme piston d'étanchéité dans le tube extérieur.
  • Suivant une particularité du procédé selon l'invention, la tête de récupération utilisée est, de manière adéquate, reliée au dispositif de déverrouillage du tube intérieur de l'appareil carottier à l'aide d'un moyen d'accrochage coulissable entre une position supérieure laissant, pendant l'opération de forage, un passage pour la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage, et une position inférieure de récupération du tube intérieur formant piston d'étanchéité dans le tube extérieur.
  • Une propriété particulièrement intéressante du procédé selon l'invention réside par ailleurs dans la possibilité d'utiliser la tête de récupération elle-même pour l'envoi par pression hydraulique du tube intérieur vers l'extrémité du tube extérieur portant la couronne de forage.
  • L'invention a, par ailleurs, également pour objet un dispositif mettant en oeuvre le procédé de récupération, en forage montant, d'un tube intérieur d'un appareil carottier à double tube, connu du US-A-3340939 et décrit ci-dessus, utilisé en présence d'un liquide de forage, ce dispositif comprenant dans un tube intérieur formé par un train de tiges creuses et pourvu à une extrémité d'une couronne de forage, un tube intérieur équipé à l'extrémité correspondant à l'extrémité susdite d'un manchon extracteur de carotte et, à son autre extrémité, d'une tête de récupération qui est munie de moyens de blocage engagés en position de forage dans une encoche annulaire de blocage de ce tube extérieur, d'au moins un moyen d'étanchéité (6) hydraulic entre la tête de recuperation et le tube extérieur. le tube intérieur formant de haut en bas dans le tube extérieur un passage pour la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage, ce dispositif de récupération étant essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'accrochage à un dispositif de déverrouillage du tube intérieur de l'appareil carottier, lesdits moyens d'accrochage et ledit moyen d'étanchéité hydraulique collaborant entre eux et éventuellement avec des moyens faisant partie du tube extérieur pour permettre, lors d'un forage montant, la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage et pour assurer l'étanchéité hydraulique de ladite tête de récupération par rapport au tube extérieur, lorsque l'injection du liquide de forage est interrompue.
  • Dans une forme de réalisation particulière du dispositif suivant l'invention, la tête de récupération comprend un corps cylindrique pouvant coulisser dans le tube extérieur, un moyen d'accrochage de ce corps cylindrique au dispositif de déverrouillage, permettant le coulissement du corps cylindrique entre deux positions extrêmes par rapport au dispositif de déverrouillage, ainsi qu'au moins un joint périphérique monté sur ledit corps cylindrique permettant à la tête de récupération de former piston d'étanchéité dans l'alésage du tube extérieur, de manière telle que, lors d'un forage montant, la tête de récupération occupe d'abord une position supérieure dans laquelle le ou les joints susdits de la tête de récupération est ou sont maintenus en face d'un évidement périphérique du tube extérieur, afin de permettre la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage, pendant l'opération de forage et se déplace ensuite vers une seconde position inférieure dans laquelle ladite tête forme piston d'étanchéité dans le tube extérieur, lorsque l'injection de liquide de forage est interrompue.
  • Dans une forme de réalisation préférée du dispositif suivant l'invention, la tête de récupération de l'appareil carottier comprend un corps cylindrique muni d'au moins un joint périphérique et d'un moyen d'accrochage pouvant coulisser par rapport au dispositif de déverrouillage et traversé d'un alésage de communication entre les extrémités du corps cylindrique situées de part et d'autre du ou des joints périphériques, un autre joint pouvant coulisser, capable d'obturer la partie de l'alésage de communication située du côté opposé au moyen d'accrochage coulissant, un tube à embase pourvu d'une ou plusieurs ouvertures de communication entre sa cavité interne et l'extérieur, adapté à être fixé sur le corps cylindrique du côté opposé au moyen d'accrochage coulissant en maintenant en position ledit autre joint coulissant, le tube à embase s'étendant axialement autour d'une tige axiale traversant l'embase et munie à son extrémité située à l'intérieur du tube à embase, d'une pièce d'étanchéité capable d'obturer l'alésage et, à son extrémité située à l'extérieur du tube à embase, d'un crochet tronçonique, un ressort hélicoîdal étant logé autour de la tige axiale et prenant appui contre l'embase et contre ladite pièce d'étanchéité.
  • Une telle tête de récupération présente l'avantage considérable de pouvoir être utilisée indifféremment avec ledit autre joint coulissant pour la récupération de l'appareil carottier en forage montant, sans overshot, ni câble, et sans ledit autre joint coulissant pour la récupération de l'appareil carottier de manière conventionnelle avec pièce de repêchage et câble, en forage approximativement horizontal ou en forage descendant.
  • En particulier, dans une telle réalisation de l'invention, chacun des joints périphériques est monté sur le corps cylindrique en amont du dispositif de déverrouillage et est constitué d'une bague amovible entourant ledit corps cylindrique, le tube à embase étant taraudé de manière à être visée sur le corps cylindrique en maintenant en place la bague contre une butée périphérique du corps cylindrique, tandis que la tige axiale portant la pièce d'étanchéité précitée est pourvue d'une butée coopérant avec l'embase de manière à pouvoir serrer ledit autre joint coulisant contre l'alésage de communication lorsque le tube à embase est visée sur le corps cylindrique.
  • Un dispositif de récupération d'un tube intérieur carottier du type coulissable et verrouillable dans un tube extérieur, déverrouillable sous l'effet d'une traction suivant l'invention, comprend un corps cylindrique muni d'un moyen d'accrochage au dispositif de déverrouillage du tube intérieur de l'appareil carottier et traversé d'un alésage de communication entre ses deux extrémités, une bague s'engageant sur ledit corps cylindrique jusqu'à une butée périphérique de celui-ci, cette bague constituant ou portant au moins un joint d'étanchéité avec le tube extérieur et un tube taraudé à l'une de ses extrémités de manière à pouvoir être vissé sur ledit corps cylindrique en maintenant en place ladite bague, et pourvu à l'autre extrémité d'un ou plusieurs ouvertures de communication entre sa cavité interne et l'extérieur, et d'une embase traversée d'une tige axiale, elle-même munie à son extrémité située à l'intérieur du tube à embase d'un joint d'obturation dudit alésage du corps cylindrique et à son extrémité située à l'extérieur du tube à embase d'un crochet tronçonique, un ressort hélicoïdal étant logé autour de ladite tige axiale et prenant appui contre ladite embase et contre ledit joint, de manière à appliquer ledit joint contre ledit alésage lorsqu'aucune traction n'est exercée sur ledit crochet tronçonique. Le dispositif suivant l'invention, de récupération du tube intérieur de l'appareil carottier se différencie des dispositifs conus, par le fait.
    • - que le moyen d'accrochage du corps cylindrique au dispositif de déverrouillage du tube intérieur de l'appareil carottier permet le coulissement de la tête de récupération par rapport au dispositif de déverrouillage entre deux positions extrêmes, et
    • - qu'un joint auxiliaire coulissant est prévu de manière à maintenir l'alésage du corps cylindrique obturé même lorsqu'une pression est exercée sur l'obturation par l'intérieur de l'alésage.
  • Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, le joint coulissant est serré en position d'obturation de l'alésage lors du vissage du tube à embase sur le corps cylindrique.
  • D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront dans la description suivante et les dessins annexés qui se rapportent à quelques formes de réalisations de l'invention, données seulement à titre d'exemples non limitatifs.
  • Dans ces dessins:
    • - la figure 1 est une vue en coupe d'une première forme de réalisation d'un dispositif de récupération d'un tube intérieur d'un appareil carottier selon l'invention, utilisé en forage montant, les moyens de blocage du tube intérieur de l'appareil carottier étant engagés en position de forage dans une encoche annulaire de blocage et le corps cylindrique de la tête de récupération occupant une position supérieure dans laquelle les joints de la tête de récupération sont maintenus en face d'un évidement périphérique du tube extérieur afin de permettre la circulation du liquide de forage;
    • - la figure 2 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 1 du dispositif de récupération du tube intérieur carottier représenté à la figure 1, utilisé en forage montant, les moyens de blocage du tube intérieur de l'appareil carottier étant enclenchés dans l'encoche annulaire de blocage, mais le corps cylindrique de la tête de récupération occupant une position inférieure dans laquelle ladite tête forme piston d'étanchéité dans le tube extérieur, lorsque l'injection de liquide de forage est interrompue;
    • - la figure 3 est une vue en coupe analogue à celle des figures 1 et 2 du dispositif de récupération du tube intérieur carottier représenté aux figures 1 et 2, lors de son utilisation en forage montant, les moyens de blocage du tube intérieur de l'appareil carottier ayant été déverrouillés;
    • - la figure 4 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation d'un dispositif de récupération du tube intérieur carottier, lors de son utilisation en forage montant, mais pouvant être utilisé également en forage sensiblement horizontal ou descendant;
    • - la figure 5 est une vue en coupe, analogue àcelle de la figure 2, du dispositif de récupération du tube intérieur carottier représenté à la figure 4;
    • - la figure 6 est une vue en coupe du dispositif de récupération du tube intérieur carottier représenté aux figures 4 et 5 lors de son utilisation en forage descendant, les moyens de blocage du tube intérieur de l'appareil carottier étant engagés en position de forage dans une encoche annulaire de blocage et le corps cylindrique de la tête de récupération occupant une position inférieure, les joints de la tête de récupération étant maintenus en face d'un évidement périphérique du tube extérieur afin de permettre la circulation du liquide de forage, et
    • - la figure 7 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 6, montrant l'appareil carottier représenté aux figures 4 à 6 lors de son repêchage en forage descendant à l'aide d'un overshot et d'un câble.
  • Dans ces diverses figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou équivalents.
  • Les figures 1 à 3 illustrent un premier mode de réalisation du dispositif de récupération du tube intérieur d'un appareil carottier selon l'invention.
  • L'appareil carottier mis en oeuvre en forage montant se compose essentiellement d'un tube intérieur 2, coulissable à l'intérieur d'un tube extérieur 1 et muni d'une tête de récupération 3 selon un premier mode de réalisation de l'invention. L'ensemble du tube intérieur 2 de l'appareil carottier et de la tête de récupération 3 sont verrouillés (figures 1 et 2) dans le tube extérieur 1, au moyen d'un dispositif de blocage 4, s'accrochant dans une rainure circonférentielle 31 du tube extérieur, par les pattes 32 d'un verrou 33, sollicitées vers l'extérieur par un ressort 34.
  • Le déverrouillage de ce dispositif de blocage 4 est provoqué par un dispositif 7, constitué par un porte-verrou tubulaire 35, solidaire du tube intérieur, et d'une coulisse de déverrouillage 36 qui porte une goupille de déverrouillage 37 et qui est coulissable dans le porte-verrou tubulaire 35.
  • Lorsqu'une traction est exercé sur la coulisse de déverrouillage 36, celle-ci se déplace par rapport au porte-verrou et au verrou 33, d'une distance correspondant à l'évidement de coulis- sage 38 dans cette coulisse, en entraînant l'axe d'attache 39 du verrou 33.
  • La goupille 37 vient ainsi dégager les pattes 32 du verrou 33 hors de la rainure de verrouillage 31.
  • La tête de récupération 3 selon l'invention est raccordée à cette coulisse 36 par l'intermédiaire d'un moyen d'accrochage 8, formé par une goupille 40 fixée à la coulisse 36 et introduite dans un évidement allongé 41 dans l'extrémité de la tête de récupération 3. Cette tête de récupération 3, dans sa version représentée aux figures 1 à 3, est constituée d'un corps cylindrique 10, composé de deux éléments cylindrique 42 et 43 vissés l'un à l'autre en coinçant une bague 25 munie de joints périphériques 6 capables de former joint d'étanchéité par rapport à l'alésage du tube extérieur 1; la tête de récupération 3 peut en outre être pourvue d'un crochet tronçonique 23, permettant par exemple l'accrochage d'une pièce de récupération avec câble, si nécessaire.
  • Le dispositif de récupération du tube intérieur de l'appareil carottier suivant l'invention est utilisé comme suit.
  • Lors du sondage en forage montant, le tube intérieur 2 de l'appareil carottier se trouve verrouillé dans le tube extérieur 1, avec la tête de récupération 3 dans la position représentée à la figure 1.
  • La tête de récupération 3 est maintenue dans cette position supérieure par suite de la pression hydraulique exercée par le liquide de forage envoyé, sous pression, vers la couronne de forage.
  • Les joints périphériques 6 sont ainsi maintenus en face d'un évidement périphérique 5 dans l'alésage du tube extérieur 1, laissant un passage pour la circulation du liquide de forage.
  • Lorsqu'on interrompt l'injection du liquide de forage, la tête de récupération 3 se déplace par gravité vers une position inférieure, représentée à la figure 2, de manière à ce que les joints périphériques 6 viennent en contact, de manière étanche, avec l'alésage du tube extérieur 1, et que l'arrière de l'évidement allongé 41 prenne appui sur la goupille 40 de la coulisse 36.
  • Lorsqu'on libère la colonne de liquide de forage au bas du tube extérieur, à l'aide d'une vanne de décharge (non représentée) montée sur une dérivation de la conduite qui relie la pompe au tube extérieur de l'appareil carottier, la colonne de liquide contenu dans le tube intérieur exerce une traction brutale sur la tête de récupération 3 faisant office de piston, et cette traction est transmise à la coulisse de déverrouillage 36 par l'intermédiaire de la goupille 40.
  • La goupille de déverrouillage 37 vient ainsi agir sur le verrou 33 de manière à dégager les pattes 32 hors de la rainure 31, et à libérer le tube intérieur 2; ce tube intérieur 2 entame ainsi une descente dans le tube extérieur 1 (voir figure 3), par suite de son propre poids et de la dépression exercée par la colonne de liquide de forage. L'ensemble descend en même temps que la colonne de liquide. La vitesse de descente de la colonne de liquide est contrôlée en réglant le débit de la vanne de décharge. Ce réglage permet de ramener en douceur des carottes en évitant les chocs qui pourraient altérer la qualité de celles-ci.
  • Les figures 4 et 5 illustrent un second mode de réalisation du dispositif de récupération d'appareils carottiers selon l'invention, en forage montant. Le fonctionnement du dispositif est tout à fait semblable à celui décrit ci-dessus en référence aux figures 1 à 3.
  • Le dispositif de récupération qui y est mis en oeuvre est toutefois différent en ce qu'il s'agit d'un dispositif pouvant être utilisé aussi bien pour la récupération de l'appareil carottier sans overshot ni câble en forage montant que pour la récupération de l'appareil carottier de manière conventionnelle en forage horizontal ou descendant.
  • Ce dispositif est constitué d'un corps cylindrique 10 et d'un tube 16 à embase 17, vissé sur le corps cylindrique par un taraudage 26, coinçant une bague 25 munie de joints périphériques 6.
  • Le corps cylindrique 10 est raccordé à la coulisse de déverrouillage 36 par un moyen d'accrochage 8 et est traversé par un alésage de communication 11 entre ses deux extrémités 12, 13.
  • Lors de son utilisation en forage montant dans le dispositif de récupération d'un tube intérieur d'un appareil carottier selon l'invention, cet alésage de communication 11 entre les deux extrémités 12, 13 du corps cylindrique situées de part et d'autre des joints périphériques 6, est obturé au moyen d'un joint coulissant 14. Ce joint coulissant 14 est maintenu en place dans la cavité 19 du tube 16 à embase 17 par une tige axiale 20 qui s'étend au travers de ce tube 16 à embase 17, qui prend appui par son extrémité 22 contre ce joint coulissant 14 et qui prend appui de l'autre côté contre l'embase 17 par une butée 28 de cette tige axiale 20.
  • Dans ce mode d'utilisation du dispositif représenté, dans lequel le joint coulissant 14 obture l'alésage de communication 11 entre les extrémités 12, 13 du corps cylindrique 10, le liquide de forage ne peut pas circuler à l'intérieur de ce corps cylindrique, au travers d'ouvertures 18 prévues dans le tube 16 à embase 17.
  • Dans ce mode d'utilisation, le dispositif a par conséquent identiquement la même fonction que le dispositif décrit plus haut en référence aux figures 1 à 3, c'est-à-dire qu'en cours de forage le liquide de forage peut circuler par un évidement périphérique dans l'alésage du tube extérieur 1 (figure 4) et, lors de la coupure de la pression hydraulique sur le liquide de forage, le dispositif descend en position inférieure dans laquelle les joints périphériques 6 viennent en contact de manière étanche avec l'alésage du tube extérieur (figure 5).
  • Les figures 6 et 7 illustrent l'utilisation du dispositif selon l'invention pour la récupération d'un tube intérieur de l'appareil carottier de manière conventionnelle avec overshot 30 et câble 29, en forage descendant.
  • Dans ce mode de mise en oeuvre, le dispositif selon l'invention est utilisé sans le joint d'obturation coulissant 14 pour l'alésage de communication 11 dans le corps cylindrique 10. En position de forage (figure 6) le tube intérieur 2 de l'appareil carottier se trouve verrouillé dans le tube extérieur par le dispositif de blocage 4.
  • Un ressort 24, prenant appui contre l'embase 17 du tube 16 à embase et contre la butée 18 de la tige axiale 20, applique l'extrémité en forme de joint d'obturation 22 de cette tige contre l'allésage de communication 11 entre les extrémités 12, 13 du corps cylindrique 10. Lors d'un forage descendant, la tête de récupération 3 entraîne les moyens d'accrochage coulissants 8 en position inférieure par rapport au dispositif de déverrouillage 7, par suite de la pression hyraulique du liquide de forage et par le poids propre de la tête de récupération. Le liquide de forage peut de ce fait circuler vers la couronne de forage par l'évidement périphérique 5 dans l'alésage du tube extérieur.
  • Pour récupérer le tube intérieur (2) de l'appareil carottier, on descend un overshot 29 dans le tube extérieur 1, à l'aide d'un câble 30.
  • Lorsque l'overshot 29 atteint la tête de récupération 3, une pince d'accrochage 50 de l'overshot s'agrippe sur le crochet tronçonique 23 de la tête de récupération.
  • Lorsqu'un exerce ensuite une traction sur le câble 30, la pince 50 entraînera la tige axiale 20 à l'encontre du ressort 24. La tige 20 viendra alors appuyer contre l'embase 17 du tube à embase 16, par sa butée 28, et entraînera de ce fait la tête de récupération 3 vers le haut, en position d'étanchéité des joints périphériques 6 par rapport à l'alésage du tube extérieur 1.
  • Par suite du retrait du joint d'obturation 22 de l'alésage de communication 11 dans le corps cylindrique, avec la tige axiale 20, la colonne de liquide de forage située au-dessus de la tête de récupération 3 et de ses joints périphériques d'étanchéite 6, pourra s'écouler au travers des ouvertures 18 dans le tube 16 à embase 27 et de l'alésage 11 dans le corps cylindrique 10, lors de la remontée du tube intérieur 1.
  • La tête de récupération ayant ainsi atteint la position supérieure du moyen d'accrochage 8 par rapport au dispositif de déverrouillage 7, la remontée du câble 30 et de l'overshot 29 entraînera la coulisse de déverrouillage vers le haut, provoquant ainsi le dégagement des pattes 32 du verrou 33 par la goupille 37 (figure 7) et permettant de ce fait la remontée du tube intérieur 1.

Claims (9)

1. Procédé de récupération en forage montant d'un tube intérieur (2) d'un appareil carottier à double tube (1, 2), utilisé en présence d'un liquide de forage et l'appareil carottier comprenant, dans un tube extérieur (1) formé par un train de tiges creuses et pourvu à une extrémité d'une couronne de forage, ledit tube intérieur (2) équipé à l'extrémité correspondant à l'extrémité susdite, d'un manchon extracteur de carotte et, à son autre extrémité, d'une tête de récupération (3) qui est munie de moyens de blocage (4) engagés en position de forage dans une encoche annulaire de blocage de ce tube extérieur, et d'au moins un joint (6) pouvant former piston d'étanchéité dans le tube extérieur, de manière à permettre l'envoi par pression hydraulique de tube intérieur (2) vers l'extrémité du tube extérieur (1) portant la couronne de forage, le tube intérieur (2) formant de haut en bas dans le tube extérieur un passage pour la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage, caractérisé en ce qu'on utilise, en forage montant, la force d'aspiration créée par la libération d'une colonne de liquide de forage à l'extrémité inférieure du tube extérieur et exercée sur la tête de récupération (3) mobile par rapport au tube intérieur (2) de l'appareil carottier pour déverrouiller les moyens de blocage (4) du tube intérieur (2) dans l'encoche annulaire du tube extérieur (1), et pour récupérer par gravité le tube intérieur (2) de l'appareil carottier, en même temps que l'on évacue la colonne de liquide et en ce qu'on prévoit pendant le forage, à hauteur de la tête de récupération (3), un évidement (5) pour la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage, tandis qu'en interrompant l'injection dudit liquide de forage on obture ce passage par déplacement, par gravité, de la tête de récupération (3) jusque dans une position où elle forme piston d'étanchéité dans le tube extérieur (1).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on munit ladite tête de récupération (3) d'au moins un joint périphérique (6) maintenu par la pression hydraulique du liquide de forage, pendant l'operation de forage, en face de chaque évidement périphérique (5) ménagé dans l'alésage du tube extérieur (1) afin de permettre la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage, en ce que l'on interrompt l'injection de liquide de forage de manière à ce que la tête de récupération (3) susdite vienne en contact de manière étanche, avec l'alésage du tube extérieur (1), et en ce qu'on engendre sur la tête de récupération (3) par la libération de la colonne de liquide, une dépression capable de déverrouiller les moyens de blocage (4) de l'appareil carottier.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on relie tête de récupération (3) au dispositif de déverrouillage (7) du tube intérieur (2) de l'appareil carottier à l'aide d'un moyen d'accrochage coulissable (8) entre une position supérieure laissant, pendant l'opération de forage, un passage pour la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage, et une position inférieure de récupération du tube intérieur (2) formant piston d'étanchéité dans le tube extérieur (1).
4. Dispositif pour la mise en oeuvre de procédé de récupération en forage montant d'un tube intérieur (2) d'un appareil carottier à double tube (1, 2), utilisé en présence d'un liquide de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dispositif comprenant dans un tube extérieur (1) formé par un train de tiges creuses et pourvu à une extrémité d'une couronne de forage, ledit tube intérieur (2) qui est équipé à une extrémité correspondant à l'extrémité susdite d'un manchon extracteur de carotte et à son autre extrémité d'une tête de récupération (3) et qui est muni de moyens de blocage engagés en position de forage dans une encoche annulaire de blocage (4) de ce tube extérieur (1), et d'au moins un moyen d'étanchéité (6) hydraulic entre la tête de recuperation (3) et le tube extérieur (1), le tube intérieur formant de haut en bas dans le tube extérieur un passage d'eau pour la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'accrochage (8) à un dispositif de déverrouillage du tube intérieur (2) de l'appareil carottier, lesdits moyens d'accrochage (8) et ledit moyen d'étanchéité (6) hydraulique collaborant entre eux et éventuellement avec des moyens (5) faisant partie du tube extérieur (1) pour permettre, lors d'un forage montant, la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage et pour assurer l'étanchéité hydraulique de ladite tête de récupération (3) par rapport au tube extérieur (1 lorsque l'injection du liquide de forage est interrompue.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête de récupération (3) comprend un corps cylindrique (10) pouvant coulisser dans le tube extérieur (1), un moyen d'accrochage (8) de ce corps cylindrique (10) au dispositif de déverrouillage (7), permettant le coulissement dudit corps cylindrique (10) entre deux positions extrêmes par rapport au dispositif de déverrouillage (7) ainsi qu'au moins un joint périphérique (6) formant le moyen d'étanchéité monté sur ledit corps cylindrique (10) permettant à la tête de récupération (3) de former piston d'étanchéité dans l'alésage du tube extérieur (1), de manière telle que lors d'un forage montant, la tête de récupération (3) occupe d'abord une position supérieure dans laquelle le ou les joints (6) susdits de la tête de récupération (3) est ou sont maintenus en face d'un évidement périphérique (5) du tube extérieur, afin de permettre la circulation du liquide de forage vers la couronne de forage, pendant l'opération de forage et se déplace ensuite vers une position inférieure dans laquelle ladite tête (3) forme piston d'étanchéité dans le tube extérieur (1), lorsque l'injection de liquide de forage est interrompue.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que la tête de récupération (3) comprend:
- un corps cylindrique (10) muni d'au moins un joint périphérique (6) et d'un moyen d'accrochage (8) pouvant coulisser par rapport au dispositif de déverrouillage (7) du tube intérieur de l'appareil carottier et traversé d'un alésage de communication (11) entre les extrémités (12, 13) dudit corps cylindrique situées de part et d'autre du ou des joints périphériques (6);
- un autre joint (14) coulissant capable d'obturer la partie (15) dudit alésage de communication située du côté opposé audit moyen d'accrochage coulissant (8);
- un tube (16) à embase (17) pourvu d'une ou plusieurs ouvertures (18) de communication entre sa cavité interne (19) et l'extérieur, adapté à être fixé sur ledit corps cylindrique (10) du côté (13) opposé audit moyen d'accrochage coulissant (8) en maintenant en position ledit autre joint coulissant (14), ledit tube (16) à embase (17) s'étendant axialement autour d'une tige axiale (20) traversant ladite embase (17) et munie, à son extrémité située à l'intérieur du tube à embase, d'une pièce d'étanchéité (22) capable d'obturer ledit alésage (11, 15) et, à son extrémité située à l'extérieur dudit tube (16) à embase (17), d'un crochet tronçonique (23), un ressort héliçoïdal (24) étant logé autour de ladite tige axiale (20) et prenant appui contre ladite embase (17) et contre ladite pièce d'étanchéité (22).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que:
- chacun des joints périphériques (6) est constitué ou porté par une bague (25) montée sur le corps cylindrique (10) en amont du dispositif de déverrouillage;
- ledit tube (16) à embase (17) est taraudé (26) de manière à être vissé sur ledit corps cylindrique (10) en maintenant en plaxe ladite bague (25) contre une butée périphérique (27) dudit corps cylindrique; et
- ladite tige axiale (20) portant la pièce d'étanchéité (22) est pourvue d'une butée (28) coopérant avec ladite embase (17) de manière à pouvoir serrer ledit autre joint coulissant (14) contre ladite alésage (11, 15) de communication lorsque ledit tube (16) à embase (17) est visée sur ledit corps cylindrique (10).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le joint coulissant (14) est serré en position d'obturation dudit alésage (11) lors du vissage dudit tube (16) à embase (17) sur ledit corps cylindrique (10).
9. Procédé d'utilisation du dispositif selon les revendications 6 à 9, dans la récupération du tube intérieur de l'appareil carottier à l'aide d'une pièce de repêchage (29) et câble (30 en forage approximativement horizontal ou en forage descendant, caractérisé en ce que la pièce de repêchage (29) et le câble (30), sont accrochés au crochet tronconique (23) de la tête de récupération (3) et que le joint coulissant (14) entre la pièce d'étanchéité (22) et l'extrémité (13) du corps cylindrique (10) est retiré pour permettre l'écoulement du liquide de forage au travers des ouvertures (18) dans le tube (16) à embase (27) et de l'alésage (11) dans le corps cylindrique (10), lors de la remontée du tube intérieur (2).
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